一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置的制作方法

1.本实用新型属于吸收式制冷及热泵领域，具体涉及一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置。


背景技术：

2.二氧化碳是全球气温上升的元凶之一，近期“十四五”规划纲要中明确要求二氧化碳排放量降低18％。在全球要求低碳排放的趋势下，对于二氧化碳的捕集、封存的研究具有重要的意义。
3.化学吸收法是目前应用最为广泛的烟气中co2燃烧后捕集技术，常用的化学吸收剂有热钾碱溶液、醇胺类溶液以及氨水溶液。热钾碱法在我国合成氨装置上有着广泛的应用，但是存在强腐蚀和高能耗的问题。醇胺法应用最广泛的是一乙醇胺溶液，但是醇胺溶液存在易氧化降解，腐蚀性强，及较高的再生能耗等问题。氨水溶液具有相对低的腐蚀性和良好的吸收能力，并且可以在较低温度下再生，使其具有良好的应用前景。但是氨法脱碳存在氨逃逸的问题限制了氨法的应用，氨逃逸导致氨水浓度下降，影响吸收效果，同时逃逸的氨气会造成污染。常规的结晶氨法捕集，通过压缩和冷凝进行碳氨分离，需要较高的能耗。因此提出一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置。
5.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，包括二氧化碳捕集模块、氨气吸收器、发生器、压缩机和蒸发器，所述二氧化碳捕集模块用于利用结晶氨法捕集含有二氧化碳的混合气体中的二氧化碳形成二氧化碳和氨气混合气体，所述二氧化碳捕集模块的混合气体出口连接氨气吸收器的气体入口，所述氨气吸收器用于分离二氧化碳和氨气，所述氨气吸收器的二氧化碳出口通过压缩机连接蒸发器的二氧化碳入口，所述氨气吸收器的贫液入口连接发生器的贫液出口，所述氨气吸收器的富液出口连接发生器的富液进口，所述发生器的氨气出口连接蒸发器的氨进口，所述蒸发器用于利用氨为二氧化碳降温冷凝，所述蒸发器设有二氧化碳出口，所述蒸发器的氨气出口连接二氧化碳捕集模块的氨气进口。
7.作为本实用新型的进一步优化方案，所述发生器的氨气出口通过预冷器连接蒸发器的氨进口。
8.作为本实用新型的进一步优化方案，所述预冷器和蒸发器的氨进口之间设有节流阀。
9.作为本实用新型的进一步优化方案，所述氨气吸收器的富液出口通过富液泵连接发生器的富液进口。
10.作为本实用新型的进一步优化方案，所述二氧化碳捕集模块包括吸收塔、结晶分
离器、解吸器、氨水吸收器，所述吸收塔下半部分设有混合气体入口，吸收塔上端设有净化气出口，所述吸收塔底端出口连接结晶分离器，所述结晶分离器的晶体出口连接解吸器的晶体入口，所述解吸器的气体出口连接氨气吸收器的气体入口，所述解吸器和所述结晶分离器的液体出口均连接氨水吸收器，所述氨水吸收器的氨水出口连接吸收塔的上端氨水进口，所述蒸发器的氨气出口连接氨水吸收器的氨气进口。
11.作为本实用新型的进一步优化方案，所述解吸器和所述结晶分离器的液体出口均通过储液罐连接氨水吸收器，所述氨水吸收器通过溶液泵连接吸收塔的上端氨水进口。
12.本实用新型的有益效果在于：本装置可同时实现碳捕集和二氧化碳液化，通过吸收法分离氨气和二氧化碳，有效解决了氨法捕获氨逃逸的问题，同时降低了碳氨分离过程压缩分离的能耗。
附图说明
13.图1是本实用新型一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置流程示意图。
14.图中：1、吸收塔；2、结晶分离器；3、解吸器；4、氨气吸收器；5、节流阀；6、蒸发器；7、氨水吸收器；8、储液罐；9、混合气体入口；10、净化气出口；11、压缩机；12、预冷器；13、发生器；14、富液泵；15、溶液泵；16、二氧化碳出口。
具体实施方式
15.下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
16.如图1所示，本实施例中的利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，包括二氧化碳捕集模块、氨气吸收器4、发生器13、压缩机11和蒸发器6，二氧化碳捕集模块用于利用结晶氨法捕集含有二氧化碳的混合气体中的二氧化碳形成二氧化碳和氨气混合气体，二氧化碳捕集模块的混合气体出口连接氨气吸收器4的气体入口，氨气吸收器4用于分离二氧化碳和氨气，氨气吸收器4的二氧化碳出口16通过压缩机11连接蒸发器6的二氧化碳入口，氨气吸收器4的贫液入口连接发生器13的贫液出口，氨气吸收器4的富液出口通过富液泵14连接发生器13的富液进口，发生器13的氨气出口通过预冷器12连接蒸发器6的氨气进口，且预冷器12和蒸发器6的氨气进口之间设有节流阀5，蒸发器6用于利用氨气为二氧化碳降温冷凝，蒸发器6设有二氧化碳出口16，蒸发器6的氨气出口连接二氧化碳捕集模块的氨气进口。
17.二氧化碳捕集模块包括吸收塔1、结晶分离器2、解吸器3、氨水吸收器7，吸收塔1下半部分设有混合气体入口9，吸收塔上端设有净化气出口10，吸收塔1底端出口连接结晶分离器2，结晶分离器2的晶体出口连接解吸器3的晶体入口，解吸器3的气体出口连接氨气吸收器4的气体入口，解吸器3和结晶分离器2的液体出口均均通过储液罐8连接氨水吸收器7，氨水吸收器7的氨水出口通过溶液泵15连接吸收塔1的上端氨水进口，蒸发器6的氨气出口连接氨水吸收器7的氨气进口。
18.含二氧化碳的混合气体从下半部分进入吸收塔1，氨水溶液从吸收塔1上端进入，与吸收塔1下段进入的含二氧化碳烟气逆流接触，进行二氧化碳吸收，吸收后的产物进入结晶分离器2，分离后的液体进入储液罐8，晶体进入解吸器3，解吸后的液体产物进入储液罐
8，二氧化碳和氨气混合气体进入氨气吸收器4，分离的二氧化碳经压缩机11，进入蒸发器6，冷凝后得到液化二氧化碳从二氧化碳出口16排出。氨气吸收器4中吸收氨气的富工质液经富液泵14进入发生器13，产生的氨气经预冷器12冷凝得到液氨，经节流阀5进入蒸发器6，蒸发出的氨气进入氨水吸收器7，吸收后氨水经溶液泵15输送至二氧化碳吸收塔循环吸收二氧化碳，可同时实现碳捕集和二氧化碳液化，通过吸收法分离氨气和二氧化碳，有效解决了氨法捕获氨逃逸的问题，同时降低了碳氨分离过程压缩分离的能耗。
19.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，其特征在于，包括二氧化碳捕集模块、氨气吸收器、发生器、压缩机和蒸发器，所述二氧化碳捕集模块用于利用结晶氨法捕集含有二氧化碳的混合气体中的二氧化碳形成二氧化碳和氨气混合气体，所述二氧化碳捕集模块的混合气体出口连接氨气吸收器的气体入口，所述氨气吸收器用于分离二氧化碳和氨气，所述氨气吸收器的二氧化碳出口通过压缩机连接蒸发器的二氧化碳入口，所述氨气吸收器的贫液入口连接发生器的贫液出口，所述氨气吸收器的富液出口连接发生器的富液进口，所述发生器的氨气出口连接蒸发器的氨进口，所述蒸发器用于利用氨为二氧化碳降温冷凝，所述蒸发器设有二氧化碳出口，所述蒸发器的氨气出口连接二氧化碳捕集模块的氨气进口。2.根据权利要求1所述的一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，其特征在于，所述发生器的氨气出口通过预冷器连接蒸发器的氨进口。3.根据权利要求2所述的一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，其特征在于，所述预冷器和蒸发器的氨进口之间设有节流阀。4.根据权利要求1所述的一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，其特征在于，所述氨气吸收器的富液出口通过富液泵连接发生器的富液进口。5.根据权利要求1所述的一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，其特征在于，所述二氧化碳捕集模块包括吸收塔、结晶分离器、解吸器、氨水吸收器，所述吸收塔下半部分设有混合气体入口，吸收塔上端设有净化气出口，所述吸收塔底端出口连接结晶分离器，所述结晶分离器的晶体出口连接解吸器的晶体入口，所述解吸器的气体出口连接氨气吸收器的气体入口，所述解吸器和所述结晶分离器的液体出口均连接氨水吸收器，所述氨水吸收器的氨水出口连接吸收塔的上端氨水进口，所述蒸发器的氨气出口连接氨水吸收器的氨气进口。6.根据权利要求5所述的一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，其特征在于，所述解吸器和所述结晶分离器的液体出口均通过储液罐连接氨水吸收器，所述氨水吸收器通过溶液泵连接吸收塔的上端氨水进口。

技术总结
本实用新型涉及一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置，属于吸收式制冷及热泵领域，包括二氧化碳捕集模块、氨气吸收器、发生器、压缩机和蒸发器，二氧化碳捕集模块的混合气体出口连接氨气吸收器的气体入口，氨气吸收器的二氧化碳出口通过压缩机连接蒸发器的二氧化碳入口，氨气吸收器的贫液入口连接发生器的贫液出口，氨气吸收器的富液出口连接发生器的富液进口，发生器的氨气出口连接蒸发器的氨进口，蒸发器用于利用氨为二氧化碳降温冷凝。本实用新型可同时实现碳捕集和二氧化碳液化，通过吸收法分离氨气和二氧化碳，有效解决了氨法捕获氨逃逸的问题，同时降低了碳氨分离过程压缩分离的能耗。压缩分离的能耗。压缩分离的能耗。


技术研发人员：于晓蕾
受保护的技术使用者：安徽普泛能源技术有限公司
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2022/4/21